Projeto e seleção de juntas de proteção para dispositivos médicos e o efeito das soluções de limpeza no desempenho do material

Aug 07, 2023

A blindagem EMI é um componente crítico de muitos dispositivos médicos baseados em eletrônicos, que por sua vez são essenciais para procedimentos que salvam vidas e cuidados contínuos de saúde do paciente. Os dispositivos médicos são frequentemente utilizados nas proximidades de outros instrumentos eletrónicos, resultando num risco aumentado de interferência eletromagnética (EMI). Este risco pode ser mitigado através do uso e cuidado de juntas de blindagem EMI. Por mais de uma década, a FDA também expressou preocupações com a saúde e a segurança públicas em relação à EMI dos dispositivos e às soluções para essas preocupações.

Compreender o ambiente em que esses dispositivos são usados ​​é importante para prevenir e resolver problemas de EMI. Além disso, muitos dispositivos médicos não estão apenas próximos uns dos outros, mas também são submetidos a regimes frequentes e agressivos de limpeza e esterilização. O design do dispositivo precisa ser tal que mantenha a blindagem EMI dos componentes eletrônicos ao longo do tempo nas condições de uso esperadas.

Os elastômeros eletricamente condutores (EcE) são baseados em partículas dispersas em uma matriz de elastômero. EcE são usados ​​para criar materiais de vedação altamente condutivos eletricamente, mas resilientes, para proteção contra interferência eletromagnética, bem como vedação de pressão e ambiental. Os elastômeros condutores usados ​​para proteger gabinetes eletrônicos contra EMI geralmente consistem em uma junta condutora colocada entre uma caixa de metal e a tampa. A principal função dessas juntas é fornecer condutividade elétrica suficiente em todo o gabinete, junta e junção da tampa para atender aos requisitos de aterramento e blindagem EMI, bem como uma função secundária para evitar a intrusão de fluidos no compartimento elétrico.

Alguns fatores fundamentais estão envolvidos quando se considera a vida útil de uma junta EMI. A primeira delas é o número de vezes que a junta será aberta e fechada durante a vida operacional projetada do equipamento. Em segundo lugar, a vida útil da junta é afetada pela gravidade da deformação da junta quando a junta é fechada. Ainda outro factor é a presença de produtos químicos e fluidos, o envelhecimento do ozono e as temperaturas extremas. Finalmente, também devem ser considerados danos inadvertidos a uma junta EMI durante a instalação inicial e manutenção futura.

Os procedimentos básicos de limpeza e esterilização podem expor uma junta EMI a produtos químicos que podem afetar negativamente o desempenho do material. Portanto, a escolha dos materiais de vedação e proteção ambiental, o projeto do dispositivo e as condições de uso em campo são críticos para o funcionamento e a confiabilidade contínuos do dispositivo. Neste artigo, revisamos os resultados de um estudo de juntas de blindagem típicas quando expostas a soluções típicas de limpeza médica e também abordamos diretrizes de projeto para blindagem ambiental e EMI eficaz.

Estudo de compatibilidade de materiaisDescrição da amostra Os materiais avaliados foram três conjuntos de elastômeros eletricamente condutores, identificados como EcE A (silicone preenchido com prata/vidro), EcE B (fluorosilicone preenchido com prata/alumínio), EcE C (EPDM preenchido com prata/alumínio), bem como um elastômero de silicone não condutor comumente usado para coextrusão (veja abaixo). As partículas de enchimento possuem um revestimento prateado sobre uma partícula de base, nomeadamente alumínio ou vidro. Para testar as amostras foram embebidas em soluções de teste pertencentes a três categorias:

Além disso, as amostras também foram avaliadas com lenços germicidas Sani-Cloth® para limpeza de superfícies.

Todos os materiais foram utilizados tal como fornecidos ou em diluição em água, seguindo as recomendações do fabricante.

Métodos de teste As propriedades mecânicas e físicas dos elastômeros, como dureza (ASTM D2240), resistência à tração e alongamento (ASTMD-412), foram avaliadas antes e após a imersão em fluido, e sob condições comprimidas ou não comprimidas. O método de imersão em fluido foi realizado de acordo com ASTM D471-06e1.

No método não comprimido, três corpos de prova de cada elastômero foram embebidos em cada uma das soluções de teste durante cinco dias à temperatura ambiente. Após a imersão, as amostras foram enxugadas, enxaguadas com água deionizada e secas ao ar por 24 horas. As propriedades mecânicas dos materiais foram então testadas.